玉米莖稈倒伏角度和拉力角度實時測量方法研究.pdf

1、玉米莖稈嚴(yán)重倒伏已經(jīng)被認(rèn)為是玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的核心限制因素，因此，改善和玉米莖稈抗倒伏相關(guān)的基因是增加玉米產(chǎn)量，便于機(jī)械化收割和培育新品種的重要途徑。農(nóng)業(yè)科學(xué)家們一貫希望通過改善和玉米莖稈抗倒伏特征相關(guān)的參數(shù)來處理這個問題。然而，目前僅憑玉米單一物理倒伏特性來評價倒伏能力，是十分不準(zhǔn)確的。論文通過實施拉力作用于玉米莖稈上來模擬自然界風(fēng)力，并根據(jù)所測拉力角度和莖稈倒伏角度，把拉力修正到垂直于莖稈方向，且設(shè)計一種便攜式玉米莖稈抗倒伏強(qiáng)度實時監(jiān)測

2、儀，進(jìn)行玉米莖稈倒伏能力的評判，從而選擇具有高抗倒伏特征的親本進(jìn)行玉米基因的改良具有非凡的影響和意義。
　　玉米倒伏是錯綜復(fù)雜的，它不僅與玉米莖稈自身結(jié)構(gòu)特性有關(guān)還與惡劣的外界環(huán)境因素有關(guān);玉米倒伏主要是由惡略的外界天氣因素導(dǎo)致的玉米植株莖稈從田間地面直立狀態(tài)到不可逆的折斷現(xiàn)象。目前海內(nèi)外專家學(xué)者對農(nóng)作物莖稈抗倒伏強(qiáng)度監(jiān)測研究進(jìn)行了大量探索包括:玉米莖稈的彈性測定法，玉米莖稈根拔力測定法，風(fēng)洞試驗測定法，玉米莖稈壓碎強(qiáng)度測定法，玉

3、米根強(qiáng)度測定法，玉米形態(tài)學(xué)測定法，玉米解刨學(xué)測定法和玉米化學(xué)測定法。此中，玉米莖稈抗拉彎參數(shù)測定方法，可以有效的模仿暴風(fēng)雨天氣下風(fēng)力對玉米莖稈的作用，根據(jù)材料力學(xué)相關(guān)知識原理來計算玉米莖和剛度和彈性特性。
　　作者在綜述了海內(nèi)外關(guān)于玉米作物莖稈抗倒伏強(qiáng)度研究方法的基礎(chǔ)上，提出了新穎的玉米莖稈彎曲強(qiáng)度參數(shù)監(jiān)測計算方法，并設(shè)計制作了一種新型的便攜式且能在田間實時測試的低成本儀器，它能夠?qū)崟r監(jiān)測并記錄玉米莖稈彎曲角度α、拉力角度β、莖稈

4、彎曲過程中的拉力F，莖稈彈性模量E，莖稈彎曲應(yīng)力δ等，根據(jù)所測的實時角度數(shù)據(jù)計算玉米抗彎曲等效力，從而避免了拉力方向不同對玉米抗彎曲受力的影響，因而可以準(zhǔn)確地模擬玉米莖稈被自然風(fēng)力致使莖稈彎曲受力的變化。
　　實驗結(jié)果表明，根據(jù)實時所測玉米莖稈倒伏角度、拉力角度和拉力值的大小能夠反衍出玉米莖稈倒伏過程中的受力分析;對于2015年9月所測不同密度的5種玉米莖稈農(nóng)藝學(xué)特征和力學(xué)特征分析結(jié)果看，種植密度為60000株/公頃的5種不同品種

5、的玉米植株平均最大彎曲應(yīng)力δnm、為2.35Mpa，平均最大彈性模量E為218.6Mpa;然而，相對于種植密度為75000株/公頃的5種不同品種的玉米植株平均最大彎曲應(yīng)力為1.96Mpa，平均最大彈性模量為150.04Mpa。因此，通過以上不同種植密度下玉米莖稈的力學(xué)特征對比，種植密度為60000株/公頃的玉米莖稈植株的抗倒伏強(qiáng)度，明顯優(yōu)于種植密度為75000株/公頃的玉米莖稈植株;試驗也對不同種植密度的5個品種在等效拉力達(dá)到最大時所得

6、的莖稈倒伏角度、拉力角度和相應(yīng)的拉力大小也進(jìn)行了比較和分析，得出了種植密度小的玉米品種的耐倒伏強(qiáng)度郁大于對應(yīng)品種的高種植密度，且其倒伏角度略小于高種植密度玉米莖稈。論文引入主成分分析(PCA)思想和方法，通過計算各個樣品的得分矩陣和載荷因了分析，把所測樣品進(jìn)行了合理分類;進(jìn)一步說明了要對耐倒伏玉米品種進(jìn)行合理密植，實現(xiàn)增產(chǎn)的原因和必要性。對于2016年9月上旬在新鄉(xiāng)所測6個不同品系式樣品利用Fisher判別法(FDA)，在誤差橢圓置信度